SU1610242A1 - Устройство дл автоматического контрол параметров торцового биени магнитных дисков - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике. Цель изобретени  - повышение точности измерени  путем повышени  отношени  сигнал/шум. С выхода схемы 5 измерени  сигнал поступает через коммутатор 13 на первый вход сумматора 33. По сигналу с входных шин 50 управлени  разрешаетс  прохождение сигнала датчика 40 оборотов через схему И 39 на счетные входы первого и второго счетчиков 38, 45, разрешаетс  работа блока 32 каналов стирани  и запрещаетс  прохождение измер емого сигнала с коммутатора 13 на сумматор 33. При переходе третьего триггера 43 в нулевое состо ние начинаетс  процесс накоплени  измер емого сигнала, при котором второй счетчик 45 считает число оборотов, составл ющих цикл накоплени , а первый счетчик 38 поочередно принимает одно из трех своих состо ний, по каждому из которых на выходах дешифратора 34 формируютс  сигналы, подключающие каналы блоков 24, 28, 32 каналов записи, считывани  и стирани . По завершении первого оборота контролируемого 1 и информационного 2 дисков на выходе сумматора 33 присутствует сигнал, равный поступившему с выхода коммутатора 13, который и записываетс  на второй информационной дорожке информационного диска 2 с помощью второй универсальной головки 17. По завершении второго оборота на третьей дорожке информационного диска 2 будет записано удвоенное значение полезного сигнала (2 U_{эф.вх.сигн.}), а эффективное значение шумов равно U_{эф.вых.шум.}=√2U_{эф.вх.шум.}. По завершении (N+1) оборота с одной из информационных дорожек диска 2 считываетс  значение измеренного сигнала, равное сумме от N сложений сигнала схемы 5 измерени , отношение же сигнал/шум будет равно U_вых.=√N^.U_вх., т.е. точность измерени  повышаетс  в √N раз. 1 ил.

Description

удвоенное значение полезного сигнала (2иэф.вх.сигн.). а эффективное значение шумов равно Оэф.вых.шум. Vy иэф.вх.шум. По

завершении (п+1)-го оборота с одной из информационных дорожек диска 2 считываетс  значение измеренного сигнала, равное сумме от п сложений сигнала схемы 5 измерени , а отношение сигнал/шум будет равно ивых. VrT и., т.е. точность измерени  повышаетс  в Vn раз. 1 ил.

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  межоперационного контрол  торцового биени , скорости и ускорени  торцового бие- ни  магнитных дисков внешних запоминающих устройств ЭВМ.

Цель изобретени  - увеличение точности измерени  путем повышени  отношени  сигнал/шум.

На чертеже представлена структурна  схема устройства.

Устройство содержит контролируемый 1 и информационный 2 диски, жестко за- крепленные на шпинделе 3 с приводом 4 вращени , схему 5 измерени , включающую последовательно соединенные бесконтактный емкостный датчик 6 измерени , расположенный над контролируемым магнитным диском 1, измерительный преобразователь . 7, дифференцирующие усилители 8 и 9 и фильтры 10-12, входы которых соединены с выходами соответственно измерительного преобразовател  7 и дифференцирующих усилителей 8 и 9. Сигнал измерени  с выходов фильтров 10-12 поступает на входы коммутатора 13. Измерительный преобразователь 7 может быть выполнен на основе балансового детектора (выпр мител ). Коммутатор 13 служит дл  выбора параметра (торцовое биение, скорость и ускорение торцового биени ), накопление которого будет производитьс . Фильтры 10-12 позвол ют проводить измерени  в выбранном диапазоне частот.

Блок 14 перемещени  датчика, механически св занный с бесконтактным емкостным датчиком 6 измерени , предназначен дл  его пр молинейного перемещени  по радиусу кой ролируемого магнитного диска 1 и представл ет собой шаговый или линейный электродвигатель.

Информационный магнитный диск 2 содержит три информационные дорожки, представл ющие собой концентрические окружности. Над первой из информационных дорожек расположены перва  универсальна  головка 15 и перва  стирающа  головка 16, над второй дорожкой - втора  универсальна  головка 17 и втора  стирающа  гоповка 18 над третьей дорожкой

0

5

0

5

0

45

50

55

треть  универсальна  головка 19 и треть  стирающа  головка 20. Перва  15, втора  17 и треть  19 универсальные головки подключены к выходам соответственно первого 21, второго 22 и третьего 23 каналов блока 24 каналов записи и к входам соответственно первого 25, второго 26 и третьего 27 каналов блока 28 каналов считывани , Перва  16, втора  18 и треть  20 стирающие головки соединены с выходами соответственно первого 29, второго 30 и третьего 31 каналов блока 32 каналов стирани .

Блок 24 каналов записи, блок 28 каналов считывани  и блок 32 каналов стирани   вл ютс  типовыми.

Информационные входы каждого из трех независимых каналов 21-23 блока 24 каналов записи соединены с выходом сумматора 33, на первый вход которого подаетс  сигнал с коммутатора 13. На второй вход сумматора 33 поступают сигналы с информационных выходов каждого из трех независимых каналов 25-27 блока 28 каналов считывани .

Разрешающие входы каналов блоков 24,28 и 32 соединены с выходами дешифратора 34 следующим образом. Первый выход дешифратора 34 подключен к разрешающим входам первого канала 25 блока 28 каналов считывани , второго канала 22 блока 24 каналов записи и через первую схему ИЛ И 35 к входу третьего канала 31 блока 32 каналов стирани . Второй выход дешифратора 34 подключен через вторую схему ИЛИ 36 к входу первого канала 29 блока 32 каналов стирани , к разрешающим входам второго канала 26 блока 28 каналов считывани  и третьего канала 23 блока 24 каналов записи. Третий выход дешифратора 34 соединен с разрешающим входом первого канала 21 блока 24 каналов записи, через третью схему ИЛИ 37 с входом второго канала 30 блока 32 каналов стирани  и с разрешающим входом третьего канала 27 блока 28 каналов считывани . На входы дешифратора 34 поступают импульсы с первого счетчика 38. Первый счетчик 38 - двухразр дный, на три состо ни , его счетный вход соединен с выходок схемы И 39, на первый вход которой поступает сигнал с выхода датчика 40 оборотов, а на второй - с пр мого выхода первого триггера 41. С датчика 40 оборотов сигнал поступает также на счетные входы второго 42 и третьего 43 триггеров. На D-вход второго триггера 42 посто нно поступает сигнал логического нул . На установочные входы триггеров 41-43 сигнал поступает с выхода формировател  44 импульсов. Пр мой выход второго триггера 42 соединен с D-BXO- дом третьего триггера 43. пр мой выход которого подключен к вторым входам первой , второй и третьей схем ИЛИ 35-37. Инверсный выход третьего триггера 43 соединен с управл ющим входом сумматора 33.

Дл  задани  числа оборотов дисков 1 и 2, составл ющих цикл накоплени , служат второй счетчик 45 и задатчик 46 числа оборотов , выходы которых подсоединены к входам схемы 47 сравнени , выход которой соединен с обнул ющим входом с первого триггера 41. Обнул ющий второй вход счетчика 45 соединен с пр мым выходом триггера 43.

Дл  индикации углового положени  шпиндел  и угловых координат торцового биени  магнитного диска 1 в устройство введены датчик 48 угла поворота шпиндел  и диск 49, жестко закрепленный на шпинделе 3.

Кроме того, устройство содержит входные шины 50 управлени  и выходные шины 51 сигнализации.

Св зь с внешним блоком управлени , выполнение которого может быть любым, осуществл етс  через входные 50 и выход- н. шины соответственно.управлени  и сигнализации устройства.

По входной шине 50 управлени  поступают следующие сигналы: сигнал управлени  приводом 4 вращени  шпиндел  3; сигналы управлени  блоком 14 перемещени  датчика: сигнал разрешени  на накопление информации, поступающий на установочные входы триггеров 41-43 через формирователь 44 импульсов.

По выходной шине 51 сигнализации по- , ступают следующие сигналы: числоимпуль- сный код угловых координат торцового биени  магнитного диска 1 с датчика 48 угла поворота шпиндел ; сигнал о положении датчика 6 измерени ; сигнал с датчика 40 оборотов (по входному импульсу с каждого оборота дисков 1 и 2); сигнал с информаци- OHHbix выходов блока 28 каналов считывани  (о значении измеренного сигнала на k-м и п-м оборотах дисков); сигнал с коммутатора 13 о значении измер емого параметра.

6102426

В работе устройства используетс  следующий принцип накоплени  сигнала во времени. При сложении п некоррелироьан- , ных случайных сигналов с эффективным напр жением иэф.1 суммарное напр жение

--- имеет величину иэф.сум. (. . При

0 условии, что все иэф.1 имеют одинаковую величину и равны иэф.вх.,

иэф.сум. VrT иэф.вх.(1)

При сложении п синхронных сигналов, совпадающих по фазе и одинаковых по ве- личине иэф.вх. суммарное напр жение

иэф.сум. п иэф.вх.(2)

При этом, если начальное отношение сигнал/шум

|у иэф.вх.сиги.

1х -г-,

0иэф.вх.шум.

2i

то после п-кратного сложени  отношение сигнал/шум

, пиэф.вх.сигн./-иэф.вх.сиги. /-,,

к -г гг - Yп Vn KBX

уП иэф вх.шум.иэф.вх.шум.

(3)

Таким образом, например, при 100- кратном синхронном сложении полезного сигнала со случайными во времени шумами, ,,. можно увеличить отношение сигнал/шум на выходе устройства в 10 раз.

Устройство работает следующим образом .

С внешнего блока управлени  через

входные шины 50 на вход привода 4 враще35 ни  шпиндел  подаетс  сигнал, по которому

привод тс  во вращение контролируемый 1

и информационный 2 диски.

По прохождении контролируемым и информационным дисками 1 и 2 каждого пол- 0 ного оборота на выходе датчика 40 оборотов вырабатываетс  сигнал, поступающий на счетные входы второго и третьего триггеров 42 и 43 и на вход логической схемы И 39. При этом, поскольку на D-вход второго триггера 5 42 посто нно поступает О, на единичных выходах второго и третьего триггера 42 и 43 также присутствует О.

Затем с внешнего блока управлени  и индикации через входную шину 50 управлени  на вход блока 14 перемещени  датчика поступает сигнал, по которому бесконтактный емкостный датчик 6 выводитс  на радиус вращающегос  контролируемого диска 1, где и находитс  до окончани  цикла накоплени  () оборотов дисков 1 и 2.

При выведении бесконтактного емкостного датчика 6 на выбранный радиус контролируемого магнитного диска 2 начинаетс  процесс измерени . Вследствие

0

5

изменени  рассто ни  от торца магнитного диска 1 до бесконтактного емкостного датчика 6 измерени  (торцовое биение) происходит изменение электрической емкости торца магнитного диска 1 относительно бесконтактного емкостного датчика 6, которое преобразуетс  измерительным преобразователем 7 в пропорциональное изменение электрического напр жени . Дифференци- рующие усилители 8 и 9 и фильтры 10-12 формируют на своих выходах электрические сигналы, пропорциональные соответственно биению, скорости и ускорению торцового биени  в выбранном диапазоне частот,

Через коммутатор 13 измер емый сигнал , представл ющий собой совокупность полезного сигнала (результат измерени  торцового биени , скорости и ускорени  торцового биени ) и шумов (тепловые шумы, собственные шумы измерительного преоб- разовател  7 и дифференциальных усилителей 8 и 9), поступает на первый вход сумматора 33.

Затем с внешнего блока управлени  че- рез входные шины 50 управлени  и формирователь 44 импульсов на установочные входы триггеров 41-43 поступает сигнал, по которому триггеры 41-43 устанавливаютс  в единичное состо ние. При этом разреша- етс  прохождение сигнала с датчика 40 обо- ротов через схему И 39 на счетные входы первого и второго счетчиков 38 и 45, осуществл етс  сброс первого счетчика 45, разрешаетс  работа всех трех каналов блока 32 каналов стирани  на стирание и запрещает- с  прохождение измер емого сигнала с коммутатора 13 на сумматор 33. Со всех трех дорожек информационного диска 2 одновременно стираетс  информаци , записанна  в предыдущем цикле накоплени ,

По очередному сигналу с датчика 40 оборотов второй триггер 42 переходит в нулевое состо ние, третий триггер 43 свое состо ние не измен ет, а переходит в нулевое состо ние по совершении дисками Т и 2 еще одного оборота. Таким образом, гарантируетс  до начала цикла накоплени  информации очищение всех трех дорожек и|1формационного диска 2 от предыдущей информации в течение не менее одного пол- ного оборота дисков 1 и 2. При переходе третьего триггера 43 в нулевое состо ние разрешаетс  работа сумматора 33 и второго счетчика 45, Начинаетс  процесс накоплени  измер емого сигнала. При этом по сиг- налу, поступающему через схему И 39 с датчика 40 оборотов, второй счетчик 45 начинает считать число оборотов, составл ющих цикл накоплени , первый счетчик 38

начинает поочередно принимать одно из трех своих состо ний (01, 10, 11),

По каждому состо нию первого счетчика 38 на одном из трех выходов дешифратора 34 формируетс  соответствующий сигнал, поочередно подключающий к работе каналы блоков 24,28 и 32 каналов записи, считывани  и стирани  соответственно.

Очередность включени  каналов в каждом блоке каналов (подключени  магнитных головок) подчин етс  следующему правилу,

В текущем обороте на одну из трех дорожек информационного диска 2 записываетс  сигнал измерени , просуммированный с сигналом, записанным на другой дорожке за предыдущий оборот, а сигнал, записанный за два оборота до текущего на третьей дорожке, стираетс . Начальное состо ние первого счетчика 38 не вли ет на дальнейшую работу устройства, поскольку запись измер емого сигнала можно начинать на любой из очищенных дорожек.

Допустим, что с началом первого оборота дисков 1 и 2 из(п+1) оборотов, составл ющих цикл накоплени  на данном радиусе диска 1, на первом выходе дешифратора 34 по вл етс  сигнал, по которому подключаютс  на запись второй канал 22 блока 24 каналов записи, на считывание первый-ка- . нал 25 блока 28 каналов считывани  и на стирание третий канал 31 блока 32 каналов стирани .

Поскольку со всех трех дорожек информационного диска 2 информаци  стерта, на выходе сумматора 33 получают сигнал, равный сигналу, поступившему на его первый вход с выхода коммутатора 13. Таким образом , на второй информационной дорожке информационного диска 2 с помощью второй универсальной головки 17 записываетс  сигнал, равный сигналу измерени .

По завершении первого оборота дисков 1 и 2 первый счетчик 38 мен ет свое состо ние . При этом на втором выходе дешифратора 34 формируетс  сигнал, по которому подключаютс  на запись третий канал 23 блока 24 каналов записи,на считывание второй канал 26 блока 28 каналов считывани  и на стирание первый канал 29 блока 32 каналов стирани . Таким образом, в течение вто- рого из (п + 1) оборотов информаци , записанна  во врем  первого оборота на второй информационной дорожке, считываетс  и поступает на второй вход сумматора 33, где суммируетс  с сигналом измерени , поступившим на его первый вход через коммутатор 13. Результат суммировани  записываетс  с помощью- третьей универсальной головки 19 на третьей информационной дорожке диска 2. Сложение шумов происходит согласно (1). а полезного сигнала - согласно (2).

По завершении второго оборота дисков 1 и 2 на третьей дорожке информационного диска 2 записываетс  удвоенное значение полезного сигнала (2иэф.вх.сигн.), а эффективное значение

шумов иэф.вых.шум. v2 и эф.вх.шум.

С началом третьего оборота первый счетчик 38 переходит в третье состо ние, и по сигналу с третьего выхода дешифратора 34 подключаютс  на стирание второй канал 30 блока 32 каналов стирани  (втора  дорожка диска 2 подготавливаетс  к записи в четвертом обороте), на считывание третий канал 27 блока 28 и на запись первый канал 21 блока 24. В результате на первой информационной дорожке записываетс  утроенный полезный сигнал, а эффективное значение шумов равно УТиэф.вх.шум.

По завершении (п+1)-го оборота дисков 1 и 2 схема 47 сравнени  выдает сигнал на прекращение процесса накоплени  полезного сигнала, на выходе первого триггера 41 устанавливаетс  О. В результате с одной из информационных дорожек считываетс  значение измеренного сигнала, равное сумме от п сложений сигнала, поступающего на первый вход сумматора 33 через коммутатор 13 со схемы 5 измерени .

. Таким образом, на входе внешнего блока управлени  и индикации отношение сигнал/шум согласно (3) равно Квых Квх Vn, т.е. точность измерени  можно повысить в л/гГраз,

По завершении цикла измерени  на данном радиусе контролируемого диска 1 по сигналу с внешнего блока управлени  через блок 14 перемещени  датчика бесконтактный емкостный датчик 6 измерени  выводитс  на следующий радиус. Цикл измерени  и накоплени  повтор етс .

Использование предлагаемого устройства в технологическом процессе позвол ет снизить погрешность измерени  параметров торцового биени  магнитных дисков с 3-10 до 0,5-1,0% и, следовательно, повысить качество изготавливаемых магнитных дисков.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  автоматического контрол  параметров торцового биени  магнит- ных дисков, содержащее шпиндель, устанавливаемый на шпинделе контролируемый магнитный диск, привод вращени  шпиндел , схему измерени , включающую в I себ  последовательно соединенные бескон- тактный емкостный датчик, измерительный преобразователь и первый фильтр, последовательно соединенные первый и второй дифференцирующие усилители и второй фильтр, третий фильтр, подключенный к вы- ходу первого дифференцирующего усилител , вход которого подключен к выходу измерительного преобразовател , а также коммутатор, входы которого соответственно подключены к выходам фильтров схемы Q измерени , и блок перемещени  бесконтактного емкостного датчика, механически св - занный с последним, входы блока перемещени  бесконтактного емкостного датчика и привода вращени  шпиндел  под- ключены к входным шинам управлени , а выход блока перемещени  бесконтактного емкостного датчика подключен к выходным шинам сигнализации, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерени , оно снабжено закрепленным на шпинделе информационным магнитным диском , трем  универсальными и трем  стирающими магнитными головками, расположенными соответственно над трем  информационными дорожками информационного магнитного диска, блоком каналов записи, блоком каналов считывани , каждый из которых содержит три независимых канала, сумматором, трем  триггерами, трем  схемами ИЛИ, схемой И, двум  счетчика- 0 ми, дешифратором, схемой сравнени , задатчиком числа оборотов, формирователем импульсов, датчиком угла поворота шпиндел , датчиком оборотов и диском, жестко закрепленным на валу шпиндел , вы- 5 ход коммутатора подключен к первому входу коммутатора и к выходным шинам сигнализации , к которым подключены выход датчика угла поворота шпиндел , инверсный выход первого триггера, выход датчика д оборотов и второй вход сумматора, стирающие магнитные головки подключены к соответствующим каналам блока каналов стирани , входы которых подключены к выходам схем ИЛИ, универсальные магнитные головки подключены соответственно к входам каналов блока считывани  и выходам каналов блока записи, выход формировател  импульсов подключен к установочным входам первого, второго и третьего триггеров , обнул ющий вход первого триггера 0 подключен к выходу схемы сравнени , пр мой выход первого триггера подключен к первому входу схемы И, второй вход которой подключен к выходу датчика оборотов и к счетным входам второго и третьего тригге- 5 ров, а выход - к счетным входам первого и второго счетчиков, выход первого счетчика подключен к входу дешифратора, первый выход которого подключен к разрешающему входу первого канала блока каналов счи5

   11 ,1

   тывани , разрешающему входу вт6|эогй канала блока каналов записи и к первому входу первой схемы ИЛИ, второй выход дешифратора подключен к разрешающему входу второго канала блока каналов считывани , разрешающему входу третьего канала блока каналов записи и к первому входу второй схемы ИЛИ, третий выход дешифратора подключен к разрешающему входу третьего канала блока каналов считывани , к разрешающему входу первого канала блока каналов записи и к первому входу третьей схемы ИЛИ, вторые входы схем ИЛИ подключены к пр мому выходу третьего тригге

   42

   12

   ра и к обнул ющему входу второго счетчика, выход которого подключен к первому входу схемы сравнени , к второму входу которой подключен задатчик числа оборотов, инверсный выход третьего триггера подключен к управл ющему входу сумматора, D-вход третьего триггера подключен к пр мому выходу второго триггера, D-вход которого подключен к шине логического нул , входы ;каналов блока каналов записи подключены к выходу сумматора, второй вход которого подключен к выходам каналов блока каналов считывани .